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張鐘俊:中國科學(xué)院學(xué)部委員(院士)、自動控制學(xué)家


張鐘俊(1915年9月23日—1995年12月29日),出生于浙江嘉善。自動控制學(xué)家。1980年5月當(dāng)選為中國科學(xué)院學(xué)部委員(院士)。1953年加入九三學(xué)社。

張鐘俊出生于浙江嘉善一個普通教員家庭。10歲前在附近非正式小學(xué)讀書,10歲時就讀于嘉善第一小學(xué)。11歲他離開家鄉(xiāng)赴嘉興第二中學(xué)讀初中,1928年轉(zhuǎn)到杭州浙江大學(xué)附屬中學(xué),以后又到上海南洋中學(xué)讀高中。幼年時代,張鐘俊思維敏捷,興趣廣泛,他輾轉(zhuǎn)多所學(xué)校,學(xué)習(xí)成績總是名列前矛。1930年9月,15歲的張鐘俊以杰出成績考入國立交通大學(xué)電機(jī)工程學(xué)院。1934年7月,張鐘俊從交通大學(xué)機(jī)電系畢業(yè),獲得電機(jī)工程學(xué)士學(xué)位,并以其出眾的學(xué)習(xí)成績獲得中美文化教育基金的獎學(xué)金資助。1934年9月去美國,入麻省理工學(xué)院電工系攻讀研究生課程。他廢寢忘食地鉆研,天賦加上勤奮,很快地在麻省理工學(xué)院嶄露頭角。1937年6月,獲得了碩士學(xué)位,1937年12月,獲得了科學(xué)博士學(xué)位。在導(dǎo)師WY列昂(Lyon)和J斯脫萊通(Stratton)兩位教授的指點下,張鐘俊選擇了單相電機(jī)的短路問題作為博士論文的研究對象,研究其短路的暫態(tài)過程。這涉及求解一個含周期變化參數(shù)的微分方程,是一個多年來懸而未決的難題。張鐘俊用傅里葉級數(shù)的方法進(jìn)行探討,問題終于獲得解決。他的博士論文題目是單相凸極電機(jī)短路分析”,在答辯會上,與會者對論文給予極高的評價,認(rèn)為其中提出的方法不僅對電機(jī)學(xué),而且對數(shù)學(xué)研究也是個創(chuàng)新。

由于學(xué)業(yè)上的出類拔萃,1937年12月,張鐘俊作為麻省理工學(xué)院第一個博士后副研究員留校工作,協(xié)助EA哥愛萊明(Guillemin)教授研究網(wǎng)絡(luò)綜合理論。

1938年,日寇進(jìn)攻華東。9月,張鐘俊接到家信,得知杭州淪陷,舉家避禍湘贛。國破家危,張鐘俊心急如焚,即日請假回國,取道香港,于10月到上海。他學(xué)成于海外,名聲早已流傳到國內(nèi)。美國上海電力公司以高薪聘請,他毅然回絕了,決心要為祖國培養(yǎng)人才。張鐘俊于1938年11月進(jìn)川,擔(dān)任武漢大學(xué)(當(dāng)時已遷至樂山)電機(jī)系教授,時年24歲。不久校舍遭日機(jī)轟炸。張鐘俊遂去重慶,任國立中央大學(xué)電機(jī)系教授。

1939年底,張鐘俊與交通大學(xué)校友一起籌建交通大學(xué)重慶分校。1940年9月,分校成立,聘張鐘俊為電機(jī)系教授、系主任。1942年2月學(xué)校在重慶九龍坡建成,成立重慶交通大學(xué)。為了培養(yǎng)電信方面高級人才,在重慶國民政府交通部等單位資助下,學(xué)校委托張鐘俊籌建電信研究所。1943年電信研究所成立,張鐘俊任主任,研究所正式招收研究生,課程設(shè)置參照美國麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)。

1945年秋日本投降后,重慶交通大學(xué)與已改名為南洋大學(xué)的原交通大學(xué)匯合,遷回上海徐家匯原址,于1946年在上?;謴?fù)建立交通大學(xué),張鐘俊繼續(xù)擔(dān)任電信研究所主任。在電信研究所其間,張鐘俊的研究主題是網(wǎng)絡(luò)綜合理論。后期轉(zhuǎn)向伺服理論。1948年他用布朗(Brown)和凱姆貝爾(Campbell)合編的《伺服機(jī)構(gòu)原理》為教材,向研究生講授控制理論。1950年他應(yīng)邀在中國科學(xué)院長春機(jī)電研究所再次講授該課程。由此而在中華大地上開始了我國的控制理論的教學(xué)和研究。

1945年張鐘俊回到上海后便兼任上海市公用事業(yè)管理局技術(shù)室主任。1949年上海解放,1950年二·六轟炸”后,張鐘俊為恢復(fù)和發(fā)展上海的電力事業(yè)做出很多貢獻(xiàn)。他主持了上海統(tǒng)一電壓和頻率工作最后電網(wǎng)合并工程;領(lǐng)導(dǎo)了上海第一條過黃浦江電纜的鋪設(shè)工程;還針對轟炸后上海供電緊張的局面提出均勻負(fù)荷和節(jié)約用電的一系列措施,這些措施均為上海市政府采納。

1950年夏,張鐘俊赴長春接洽電信研究所工作的移交事宜。事后他參觀了東北三省的建設(shè)情形,尤其考察了東北三省的電力事業(yè)。當(dāng)時東北的工業(yè)水平在國內(nèi)是比較先進(jìn)的,這次考察使張鐘俊對我國的電力建設(shè)的現(xiàn)狀有了一個基本的了解。

1952年,根據(jù)高等教育部的指示精神,根據(jù)我國電力系統(tǒng)教育的現(xiàn)狀,張鐘俊決心翻譯一批蘇聯(lián)教材,以提高教學(xué)水平。自1953年起,張鐘俊翻譯了《電力系統(tǒng)穩(wěn)定》、《電力系統(tǒng)短路》、《電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)》、《電力系統(tǒng)暫態(tài)過程》和《動力系統(tǒng)運行方式》,還編寫了《電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)過程》。這些書給我國的電力系統(tǒng)教學(xué)提供了一套完整的系列教材,不但在當(dāng)時填補(bǔ)了國內(nèi)的空白,而且有的書至今仍被高校選作課本,影響深遠(yuǎn)。

1956年,張鐘俊出席周恩來總理親自主持召開的全國十二年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃會議,是電力組成員。張鐘俊執(zhí)筆起草電力系統(tǒng)的子規(guī)劃。該規(guī)劃對此后相當(dāng)一段時間內(nèi)我國的電力建設(shè)起著指導(dǎo)作用。

1956年,張鐘俊及其助手完成論文電力系統(tǒng)中有功功率與無功功率的經(jīng)濟(jì)分布問題”,論文運用運籌學(xué)方法首次建立了在各發(fā)電廠燃料消耗增益相等時的負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分布的條件,首次給出補(bǔ)償位置的選擇及其配置容量的計算方法,這是我國最早涉及最優(yōu)控制的論文之一,文中提出優(yōu)化模型與以后最優(yōu)控制的提法是吻合的。該文在《上海交通大學(xué)學(xué)報》1957年第一期上發(fā)表,由科學(xué)出版社發(fā)行單行本作為國際交流論文。同年又發(fā)表了電力系統(tǒng)中有功功率經(jīng)濟(jì)分布問題”,提出了在眾多約束條件下的電力經(jīng)濟(jì)分布方程。文章中提出的優(yōu)化設(shè)計思想和方法在當(dāng)時國內(nèi)工程界是相當(dāng)罕見的。

20世紀(jì)60年代,現(xiàn)代控制理論突飛猛進(jìn),控制技術(shù)步入一個新的階段,張鐘俊以極大的熱情關(guān)注著卡爾曼和龐得里亞金在控制理論中的新發(fā)展。1962年卡爾曼和布西提出了新的濾波設(shè)計的時候,張鐘俊認(rèn)識到新的理論已經(jīng)脫穎而出了。1964年,張鐘俊將卡爾曼濾波技術(shù)應(yīng)用到陀螺角速度漂移的數(shù)學(xué)模型的辨識。在我國開創(chuàng)了應(yīng)用現(xiàn)代控制理論的先例。1973年,張鐘俊接受了潛航慣性導(dǎo)航課題,為此他編寫了《矩陣方法和現(xiàn)代控制理論》講義,向課題組成員講解現(xiàn)代控制理論,經(jīng)過兩年的努力,該課題完美地結(jié)題。設(shè)計中,他們再次應(yīng)用卡爾曼濾波技術(shù)對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的反饋信號進(jìn)行處理,大幅度提高了導(dǎo)航精度。該項研究成果總結(jié)在論文陀螺角速度漂移數(shù)學(xué)模型的辨識”中,論文獲全國科學(xué)大會獎和上海市重大科技成果獎。

張鐘俊還把系統(tǒng)工程的理論應(yīng)用于解決實際問題。1983年,上海交通大學(xué)接受了新疆維吾爾自治區(qū)長期發(fā)展規(guī)劃的咨詢?nèi)蝿?wù),張鐘俊具體負(fù)責(zé)這項課題。1983年1月和1984年9月,張鐘俊兩次率課題組到新疆了解情況,搜集資料和匯報研究成果。他們以50萬個統(tǒng)計數(shù)據(jù)為依據(jù),用定性和定量相結(jié)合的方法,建立了宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)動力學(xué)模型、投入產(chǎn)出模型和動態(tài)經(jīng)濟(jì)控制模型等三個數(shù)學(xué)模型,并完成了一個附屬的特爾菲型專家咨詢系統(tǒng)。

80年代前后,根據(jù)控制理論和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,張鐘俊提出了以大系統(tǒng)理論為指導(dǎo),以微電腦應(yīng)用為突破手段,形成分布式計算機(jī)控制和信息管理的工業(yè)大系統(tǒng)”研究課題,他勾劃了工業(yè)大系統(tǒng)的研究框架,分析了這類系統(tǒng)信息結(jié)構(gòu)分散的特性,論述了微電腦的基本控制作用,提出了計算機(jī)通訊、協(xié)調(diào)等一系列柔性生產(chǎn)新的研究方向。

張鐘俊還帶領(lǐng)他的同事們在控制領(lǐng)域的前沿廣泛開展了卓有成效的研究,在預(yù)測控制、魯棒控制、非線性控制和智能控制等領(lǐng)域取得了大量成果。在預(yù)測控制方面,他們提出了控制和校正分離的新框架,提出雙重預(yù)測方法,研究了分散系統(tǒng)的預(yù)測控制;在非線性控制方面,他們建立了仿射系統(tǒng)的Yokoyama型,并用于觀測器設(shè)計和可線性化結(jié)構(gòu)的研究,討論了非線性系統(tǒng)的分散擾動解耦設(shè)計和分散鎮(zhèn)定。這些成果不僅在國內(nèi),而且在世界上都具有先進(jìn)性。

張鐘俊是國家自然科學(xué)基金會信息科學(xué)部評審組成員和國家自然科學(xué)獎勵委員會委員。曾為國務(wù)院學(xué)位委員會自動化小組的召集人之一,中國自動化學(xué)會和中國系統(tǒng)工程學(xué)會的副理事長,中國微型電腦應(yīng)用學(xué)會名譽(yù)理事長和上海市微型電腦應(yīng)用學(xué)會理事長。

交通大學(xué)電信研究所從1943年起招收碩士研究生,是國內(nèi)最早培養(yǎng)碩士的單位之一。根據(jù)南

京國民政府1948年統(tǒng)計資料,到那時為止,由教育部授予工學(xué)碩士30名,而電信研究所培養(yǎng)的有16名。這批碩士在建國后都成為國家在電信、電力及自動化方面的高級科技干部,學(xué)科建設(shè)的帶頭人。

80年代以后,張鐘俊雖已步入古稀之年,仍然指導(dǎo)碩士生、博士生、博士后,從事控制論科學(xué)的研究。1983年國家設(shè)置博士學(xué)位后,他任博士研究生導(dǎo)師。1986年國家設(shè)置博士后科研流動站,他主持的博士點又首批建立了博士后科研流動站。自1983年以來,張鐘俊培養(yǎng)了25名碩士,30名博士,有5名博士后科研人員出站,在國內(nèi)都是首屈一指的。為我國的電力系統(tǒng)、自動化技術(shù)和科學(xué)管理等領(lǐng)域培養(yǎng)了一大批專門人才。

由于張鐘俊在培養(yǎng)科學(xué)技術(shù)接班人方面的突出成就,1988年他主持的博士點被評為全國的重點。1989年,以他主持的博士點工作業(yè)績而寫成的材料培養(yǎng)高質(zhì)量博士,推動學(xué)科建設(shè)”獲得了國家級優(yōu)秀教學(xué)成果獎。

1938年10月從美國回國后,張鐘俊始終在高等院校工作,1990年上海交通大學(xué)為他執(zhí)教50周年舉行慶祝會,表彰張鐘俊為培養(yǎng)學(xué)科建設(shè)接班人方面做出的杰出貢獻(xiàn)。他謙虛地說:我能夠為祖國建設(shè)做些工作,這在很大程度上歸功于交大的教育給我奠定了良好的基礎(chǔ)。”

    張鐘俊院士主要著作